1.本發(fā)明屬于煤礦開采的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法。

背景技術(shù)：

2.露天開采過程中，常規(guī)設(shè)計的露天礦端幫最終邊坡由保安平盤、運輸平盤組成，一般采用靜態(tài)剛體極限平衡法，端幫邊坡的設(shè)計通常要求非工作幫最終邊坡服務(wù)于整個采剝過程，導(dǎo)致端幫最終邊坡角設(shè)計較小，使得端幫邊坡壓覆大量煤炭資源，造成資源浪費，同時也影響到露天礦境界內(nèi)平均剝采比及開采成本。為回采端幫壓覆煤炭資源，采用端幫陡幫開采技術(shù)，通過減小平盤寬度或部分臺階并段來提高端幫邊坡角。實施端幫陡幫開采后，下部端幫部分運輸平盤遭到破壞導(dǎo)致無法進(jìn)行內(nèi)排運輸而只能繞行上部端幫道路或另一側(cè)端幫道路，這樣使得運輸距離極大增加，運輸成本增加，對于端幫陡幫開采后回收的煤炭資源產(chǎn)生的效益大打折扣，因此在考慮露天礦實際工程背景、開采工藝、開拓運輸系統(tǒng)和經(jīng)濟效益等因素后，需要對端幫陡幫開采后內(nèi)排運距增大的問題進(jìn)行解決。

3.現(xiàn)有技術(shù)中，露天礦端幫陡幫開采后下部端幫道路缺失，根據(jù)原有雙環(huán)內(nèi)排運輸系統(tǒng)，工作面剝離物只能通過整個工作線長度到達(dá)另一側(cè)端幫繞行至內(nèi)排土場相應(yīng)排土平盤進(jìn)行排棄，或者爬坡到上面端幫道路不受破壞的平盤，再到排土場排棄。

4.繞行至另一側(cè)端幫進(jìn)行排棄，則要經(jīng)過整個工作線的長度，這部分距離導(dǎo)致運輸距離極大增加，也直接對經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。運輸爬坡到以上平盤排棄，屬于反向運輸，其存在安全性問題以及反向運輸費用增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.基于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，通過工作幫與內(nèi)排土場之間搭橋來縮短內(nèi)排運輸距離，采用搭橋的方法來減少內(nèi)排運距，以獲得最大的經(jīng)濟效益。

6.為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

7.本發(fā)明提供一種露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，包括以下步驟：

8.s1：分析傳統(tǒng)雙環(huán)內(nèi)排運輸系統(tǒng)和內(nèi)排搭橋運輸系統(tǒng)；

9.s2：建立雙環(huán)內(nèi)排運距和內(nèi)排搭橋運距模型；

10.s3：內(nèi)排搭橋關(guān)鍵參數(shù)的確定，包括工作線的長度、中間橋合理服務(wù)高度、橋面寬度和橋的移設(shè)步距。

11.可選的，在步驟s2中，模型中的運距由三部分組成，包括工作面運距、端幫運距和內(nèi)排土平盤運距，將端幫運距和排土橋通過運距參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，雙環(huán)內(nèi)排時，運距l(xiāng)1可表示為：

[0012][0013]

式中：l0為搭橋所在平面工作線長度；θ1，θ2分別為兩側(cè)端幫穩(wěn)定邊坡角；l為中間橋的長度；h1為工作幫臺階高度；h2為排土臺階高度；n為中間橋以上剝離臺階的個數(shù)；i為計算水平排土臺階的個數(shù)；a為工作幫運輸平盤寬度；b為排土場運輸平盤寬度；α1為剝離臺階坡面角；α2為排土臺階坡面角；

[0014]

中間搭單橋時，可服務(wù)于橋面以上部分臺階進(jìn)行排土，計算運距時還有坡道運輸距離，運距l(xiāng)2可表示為：

[0015][0016]

式中：r為道路限制坡度。

[0017]

進(jìn)一步的，在步驟s2中，工作線長度由運輸距離確定，要求當(dāng)搭橋運距恒小于雙環(huán)內(nèi)排運距時，此時可確定工作線長度的范圍；

[0018]

中間搭單橋時，由

[0019]

l1＞l2[0020]

化簡得：

[0021][0022]

可選的，在步驟s3中，通過雙環(huán)內(nèi)排與中間搭橋內(nèi)排運距的模型，依據(jù)運距最短原則確定經(jīng)濟合理服務(wù)高度：

[0023]

由l1≥l2得，

[0024][0025]

可選的，橋面寬度應(yīng)滿足汽車運輸所需要的寬度：

[0026]

b＝2a+2y+2p+x

[0027]

式中：a為按汽車寬度；x為兩車會車時需保持的安全距離；y為后輪外緣距路面邊緣的距離；p為安全擋墻的寬度。

[0028]

進(jìn)一步的，利用搭建每座橋所產(chǎn)生的經(jīng)濟損失推導(dǎo)出最大的移設(shè)步距：

[0029]

搭橋最小經(jīng)濟損失：

[0030][0031]

式中：q為重復(fù)剝離量；v為露天礦年推進(jìn)度；c1為重復(fù)剝離費用；c2為運輸單位費用；d為橋的移設(shè)步距；y為噸煤利潤；n為生產(chǎn)剝采比；w為運輸?shù)缆纺晖浚?br />
[0032]

重復(fù)剝離量：

[0033][0034]

式中：h0為搭橋高度；β為采場工作幫幫坡角；γ為排土物料自然安息角；

[0035]

令s’(d)＝0，求出移設(shè)步距d：

[0036][0037]

由上，由于露天礦端幫陡幫開采后下部端幫道路不通，導(dǎo)致內(nèi)排運距增大，采用本發(fā)明的露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法來減少內(nèi)排運距，以獲得最大的經(jīng)濟效益，相比于傳統(tǒng)雙環(huán)內(nèi)排運輸系統(tǒng)，本發(fā)明的內(nèi)排搭橋有效縮短了工作幫與內(nèi)排土場的距離，橋面同水平工作面剝離物運輸可直接到達(dá)對應(yīng)排土平盤，而橋面以上合理服務(wù)高度內(nèi)的臺階也可至排土橋運輸，在經(jīng)濟上都極大節(jié)省了運輸費用，同時運費的較少使得端幫陡幫開采后的經(jīng)濟效益最大化。

[0038]

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下結(jié)合優(yōu)選實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

附圖說明

[0039]

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹。

[0040]

圖1為內(nèi)排搭橋平面示意圖；

[0041]

圖2為內(nèi)排搭橋剖面圖；

[0042]

圖3為橋面寬度示意圖。

具體實施方式

[0043]

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式，其作為本說明書的一部分，通過實施例來說明本發(fā)明的原理，本發(fā)明的其他方面、特征及其優(yōu)點通過該詳細(xì)說明將會變得一目了然。在所參照的附圖中，不同的圖中相同或相似的部件使用相同的附圖標(biāo)號來表示。

[0044]

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法針對陡幫開采技術(shù)后內(nèi)排運距增加的問題，通過工作幫與內(nèi)排土場之間搭橋來縮短內(nèi)排運輸距離，本發(fā)明是確定搭橋關(guān)鍵參數(shù)的方法，包括以下步驟：

[0045]

1、分析傳統(tǒng)雙環(huán)內(nèi)排運輸系統(tǒng)和內(nèi)排搭橋運輸系統(tǒng)

[0046]

傳統(tǒng)的單斗

?

卡車工藝通常采用雙環(huán)內(nèi)排的方式，即工作幫物料通過端幫道路運輸至內(nèi)排土場進(jìn)行排棄，一般選擇同水平或者上下1～2個臺階排土作業(yè)，遵循運距最短原則選擇最近的端幫一側(cè)進(jìn)行繞端幫至排土場排棄。

[0047]

內(nèi)排中間搭橋是在露天礦采場中部搭建排土橋連接工作幫和內(nèi)排土場，通過排土橋直接將工作幫剝離物運輸至內(nèi)排土場，有效較少了運距，同時兩側(cè)端幫運輸?shù)缆芬部蛇M(jìn)行運輸，相當(dāng)于在采場中增設(shè)一條運輸通道，可緩解端幫運輸?shù)缆穳毫Α?br />
[0048]

2、建立雙環(huán)內(nèi)排運距和內(nèi)排搭橋運距模型

[0049]

計算運距主要由三部分組成，工作面運距、端幫運距和內(nèi)排土平盤運距，這里將端幫運距和排土橋通過運距參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，雙環(huán)內(nèi)排時，運距l(xiāng)1可表示為：

[0050]

[0051]

式中：l0為搭橋所在平面工作線長度，m；θ1，θ2分別為兩側(cè)端幫穩(wěn)定邊坡角，

°

；l為中間橋的長度，m；h1為工作幫臺階高度，m；h2為排土臺階高度，m；n為中間橋以上剝離臺階的個數(shù)；i為計算水平排土臺階的個數(shù)；a為工作幫運輸平盤寬度，m；b為排土場運輸平盤寬度，m；α1為剝離臺階坡面角，

°

；α2為排土臺階坡面角，

°

。

[0052]

中間搭單橋時，可服務(wù)于橋面以上部分臺階進(jìn)行排土，計算運距時還有坡道運輸距離，所以運距l(xiāng)2可表示為：

[0053][0054]

式中：r為道路限制坡度，一般取8％～10％；其他參數(shù)同上。

[0055]

3、內(nèi)排搭橋關(guān)鍵參數(shù)確定

[0056]

3.1工作線長度要求

[0057]

中間搭橋解決了工作幫和排土場運距過大的問題，但是它對于工作線長度有要求，工作線過短，搭橋?qū)е轮貜?fù)剝離費用大于節(jié)省運距的費用，在經(jīng)濟上是不劃算的，而工作線越長，縮短的運距越大，節(jié)省的運輸費用越多，因此中間搭橋?qū)τ诠ぷ骶€長度有一個最小值要求。

[0058]

工作線長度由運輸距離確定，要求當(dāng)搭橋運距恒小于雙環(huán)內(nèi)排運距時，此時可確定工作線長度的范圍。

[0059]

中間搭單橋時，由

[0060]

l1＞l2[0061]

化簡得：

[0062][0063]

3.2中間橋合理服務(wù)高度

[0064]

搭橋高度直接決定著經(jīng)濟效益，搭橋越高，二次剝離量越多，產(chǎn)生的費用越高。合理的搭橋高度服務(wù)多個運輸平盤，可縮短運輸距離，減少運輸費用，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。通過雙環(huán)內(nèi)排與中間搭橋內(nèi)排運距的模型，依據(jù)運距最短原則確定經(jīng)濟合理服務(wù)高度。

[0065]

由l1≥l2得，

[0066][0067]

3.3橋面寬度

[0068]

中間搭橋時為緩解端幫運輸壓力或端幫無法進(jìn)行運輸，為滿足運輸需求，中間橋均應(yīng)滿足雙車道，橋面寬度應(yīng)滿足汽車運輸所需要的寬度。

[0069]

b＝2a+2y+2p+x

[0070]

式中：a為按汽車寬度，m；x為兩車會車時需保持的安全距離，一般采用0.7～1.7m；y為后輪外緣距路面邊緣的距離，一般采用0.4～1.0m；p為安全擋墻的寬度，一般采用1.5～2.0m。

[0071]

3.4橋的移設(shè)步距

[0072]

中間搭橋使內(nèi)排運輸獲得很大便利，但橋體下部存在壓煤，隨著采場工作線的推

進(jìn)，需將中間搭橋的橋下壓煤采出，在此期間為保證正常運輸需要再搭一個排土橋，搭好以后再將之前的橋斷開，采出煤后再搭橋再斷橋，如此循環(huán)，這樣兩座橋搭建的距離形成了排土橋的移設(shè)步距。

[0073]

橋的移設(shè)步距是影響內(nèi)排搭橋是否節(jié)省運距和經(jīng)濟合理的主要因素，移設(shè)步距過小，運距更短，搭橋次數(shù)增多，重復(fù)剝離量增多，搭建和拆除的費用增多。相反移設(shè)步距過大使搭橋次數(shù)少，但是端幫運輸和排土場平盤運輸距離增大，使得運輸費用增加。所以選擇合理的移設(shè)步距對于中間搭橋的經(jīng)濟效益至關(guān)重要，利用搭建每座橋所產(chǎn)生的經(jīng)濟損失推導(dǎo)出最大的移設(shè)步距。

[0074]

搭橋最小經(jīng)濟損失：

[0075][0076]

式中：q為重復(fù)剝離量，萬m3；v為露天礦年推進(jìn)度，m/a；c1為重復(fù)剝離費用，元/m3；c2為運輸單位費用，元/(m3·

km)；d為橋的移設(shè)步距，m；y為噸煤利潤，元/t；n為生產(chǎn)剝采比，m3/t；w為運輸?shù)缆纺晖?，萬m3/a。

[0077]

重復(fù)剝離量：

[0078][0079]

式中：h0為搭橋高度，m；β為采場工作幫幫坡角，

°

；γ為排土物料自然安息角，一般為35

°

。

[0080]

令s’(d)＝0，求出移設(shè)步距d：

[0081][0082]

由此可確定內(nèi)排搭橋的工作線長度、合理服務(wù)高度、橋?qū)挾群秃侠硪圃O(shè)步距等關(guān)鍵參數(shù)。

[0083]

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變動，這些改進(jìn)和變動也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，其特征在于，包括以下步驟：s1：分析傳統(tǒng)雙環(huán)內(nèi)排運輸系統(tǒng)和內(nèi)排搭橋運輸系統(tǒng)；s2：建立雙環(huán)內(nèi)排運距和內(nèi)排搭橋運距模型；s3：內(nèi)排搭橋關(guān)鍵參數(shù)的確定，包括工作線的長度、中間橋合理服務(wù)高度、橋面寬度和橋的移設(shè)步距。2.如權(quán)利要求1所述的露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，其特征在于，在步驟s2中，模型中的運距由三部分組成，包括工作面運距、端幫運距和內(nèi)排土平盤運距，將端幫運距和排土橋通過運距參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，雙環(huán)內(nèi)排時，運距l(xiāng)1可表示為：式中：l0為搭橋所在平面工作線長度；θ1,θ2分別為兩側(cè)端幫穩(wěn)定邊坡角；l為中間橋的長度；h1為工作幫臺階高度；h2為排土臺階高度；n為中間橋以上剝離臺階的個數(shù)；i為計算水平排土臺階的個數(shù)；a為工作幫運輸平盤寬度；b為排土場運輸平盤寬度；α1為剝離臺階坡面角；α2為排土臺階坡面角；中間搭單橋時，可服務(wù)于橋面以上部分臺階進(jìn)行排土，計算運距時還有坡道運輸距離，運距l(xiāng)2可表示為：式中：r為道路限制坡度。3.如權(quán)利要求2所述的露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，其特征在于，在步驟s2中，工作線長度由運輸距離確定，要求當(dāng)搭橋運距恒小于雙環(huán)內(nèi)排運距時，此時可確定工作線長度的范圍；中間搭單橋時，由l1＞l2化簡得：4.如權(quán)利要求3所述的露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，其特征在于，在步驟s3中，通過雙環(huán)內(nèi)排與中間搭橋內(nèi)排運距的模型，依據(jù)運距最短原則確定經(jīng)濟合理服務(wù)高度：由l1≥l2得，5.如權(quán)利要求4所述的露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，其特征在于，橋面寬度應(yīng)滿足汽車運輸所需要的寬度：b＝2a+2y+2p+x式中：a為按汽車寬度；x為兩車會車時需保持的安全距離；y為后輪外緣距路面邊緣的距離；p為安全擋墻的寬度。

6.如權(quán)利要求5所述的露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，其特征在于，利用搭建每座橋所產(chǎn)生的經(jīng)濟損失推導(dǎo)出最大的移設(shè)步距：搭橋最小經(jīng)濟損失：式中：q為重復(fù)剝離量；v為露天礦年推進(jìn)度；c1為重復(fù)剝離費用；c2為運輸單位費用；d為橋的移設(shè)步距；y為噸煤利潤；n為生產(chǎn)剝采比；w為運輸?shù)缆纺晖?；重?fù)剝離量：式中：h0為搭橋高度；β為采場工作幫幫坡角；γ為排土物料自然安息角；令s

′

(d)＝0，求出移設(shè)步距d：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種露天礦下部端幫陡幫開采后確定內(nèi)排搭橋的方法，步驟為：分析傳統(tǒng)雙環(huán)內(nèi)排運輸系統(tǒng)和內(nèi)排搭橋運輸系統(tǒng)；建立雙環(huán)內(nèi)排運距和內(nèi)排搭橋運距模型；內(nèi)排搭橋關(guān)鍵參數(shù)的確定，包括工作線的長度、中間橋合理服務(wù)高度、橋面寬度和橋的移設(shè)步距。相比于傳統(tǒng)雙環(huán)內(nèi)排運輸系統(tǒng)，本發(fā)明的內(nèi)排搭橋有效縮短了工作幫與內(nèi)排土場的距離，橋面同水平工作面剝離物運輸可直接到達(dá)對應(yīng)排土平盤，而橋面以上合理服務(wù)高度內(nèi)的臺階也可至排土橋運輸，在經(jīng)濟上都極大節(jié)省了運輸費用，同時運費的較少使得端幫陡幫開采后的經(jīng)濟效益最大化。得端幫陡幫開采后的經(jīng)濟效益最大化。得端幫陡幫開采后的經(jīng)濟效益最大化。

技術(shù)研發(fā)人員：馬昊 白潤才

受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧工程技術(shù)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.12

技術(shù)公布日：2021/9/6